原创研究文章

前面。3月科学。，24 October 2022
海洋渔业、水产养殖和生物资源
https://doi.org/10.3389/fmars.2022.1008068

不同LED光谱对幼鱼生长及GH/IGF-I轴和凋亡相关基因表达的影响Takifugu摘要

松桃苗族刘^1、2，

方迎迎^1、2，

刘英 ^1、3，

鑫李 ^1、2，

范的太阳^1、2，

陵吴^1、2，

甄妈妈 ^1、2而且

他马 ^１，２＊

¹环境控制水产教育部重点实验室(大连海洋大学)，大连
²大连海洋大学海洋技术与环境学院，中国大连
^3.浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州

众所周知，光对鱼类的生长和发育有着深远的影响。以往的研究表明，不同的光谱对幼鱼的生长有不同的影响Takifugu摘要．其中，绿光能促进植物的生长Takifugu摘要，但影响机制尚不清楚。本研究从GH/IGF-I轴相关基因和凋亡基因的角度深入探讨了不同LED光谱对鱼类生长的影响。在实验中，少年Takifugu摘要研究对象的初始体长为(9.01±0.70)cm，初始体重为(18.05±3.17)g。525Takifugu摘要在白光(WL， λ 400-780nm)、红光(RL， λ 625-630nm)、黄光(YL， λ 590-595nm)、绿光(GL， λ 525-530nm)和蓝光(BL， λ 450-455nm) 5个不同的LED光谱处理组中进行培养和监测。光周期为12L:12D，光强设置为250mw /m²．光谱对幼鱼生长、褪黑素合成、GH/IGF-I轴及凋亡相关基因相对表达的影响Takifugu摘要包括芳基烷基胺n -乙酰基转移酶(AANAT2)、生长激素(“大酒店”)、生长激素受体1型(GHR1)、生长激素释放激素(GHRH)、胰岛素样生长因子I型(IGF-I)、II型胰岛素样生长因子(IGF-II)、胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)，bcl - 2蛋白质家族(bcl - 2)，肿瘤抑制剂(p53)和半胱氨酸蛋白酶家族(caspase 3, caspase 8, caspase 10)基因。结果表明，GL组末重最高(29.36±3.78 g)， YL组末重最低(21.28±2.56 g)Takifugu摘要．的GHR1，IGF-I，IGF-II而且IGFBP的少年Takifugu摘要GL组显著高于WL组(对照组)、BL组和YL组。的相对表达水平“大酒店”而且GHRH基因表达量与WL对照组无差异，GL组细胞凋亡基因相对表达量明显低于BL组和YL组。在RL条件下，GH/IGF-I生长轴上所有生长基因的相对表达量都比较高。但同时，相对表达半胱天冬酶10幼鸟基因Takifugu摘要高，生长状态被抑制。推测RL可能干扰了幼鱼的内分泌系统Takifugu摘要从而阻碍了它的生长和发展。因此，不同的LED光谱会影响幼鱼的生长Takifugu摘要通过影响GH/IGF-I生长轴和凋亡相关基因的表达:GL显著促进Takifugu摘要，这可能是由于GL促进生长因子基因的表达，如GHR1，IGF-I,IGF-II而YL、BL和WL组则相反。RL显著抑制了幼鱼的生长Takifugu摘要，这可能是由于青少年的事实Takifugu摘要在RL条件下，生长轴相关基因的高表达不足以抵消应激反应的负面影响，导致生长性能受到抑制。

1介绍

光作为一种重要而复杂的生态环境因子，一般包括照度、光谱组成和光周期三个要素。它可以直接或间接地影响鱼类的摄食、生长发育和生理活动。当光在水下传播时，入射光的光谱成分会发生不同程度的变化，波长会随着深度的增加而迅速衰减。可见光谱的短波或蓝色波长在深水中占主导地位，而RL只能穿透浅水。因此，生活在不同水层的鱼类对光的敏感度也有很大的差异。研究表明，不同的光谱环境可以影响鱼类的应激反应、生理状态和行为，从而影响鱼类的生长性能，并具有显著的物种特异性(Karakatsouli等，2010)．例如，BL对虹鳟鱼幼鱼的生长没有好处(雄鱼mykiss)和RL有利于鲷幼鱼的生长(黄aurata) (王等人，2013)．在WL下饲养时，欧洲黑鲈幼鱼的总长度(Dicentrarchus labrax)显著增加(Villamizar等人，2009)．然而，光谱对大西洋鲑鱼幼鱼的生长没有影响(大西洋鲑)及黑线鳕(Melanogrammus aeglefinus) (Stefansson和Hansen, 1989；唐宁,2002)．

大多数鱼类的松果体具有直接光敏性，光对鱼类的作用也会通过影响褪黑激素的分泌而影响一系列生理活动(穆罕默德等人，2007年；Migaud等，2012)．褪黑素(n -乙酰-5-甲氧基色胺)是由松果体细胞吸收的色氨酸合成的。ar烷基胺n -乙酰基转移酶(AANAT)是褪黑激素的主要合成酶之一，其分泌水平与褪黑激素水平一致。光引起的还原AANAT2活性和褪黑素分泌是一个剂量依赖性过程。因为这是抑制神经递质释放的过程，取决于光谱组成(Migaud等人，2006年)．光环境和褪黑素会控制神经内分泌轴，松果体中的褪黑素会针对脑垂体和周围组织。它调节生长激素(GH)的释放，并不排除影响其他垂体激素的可能性(Sánchez-Vázquez等，2019)．一项研究发现“大酒店”与对照组相比，注射褪黑激素后mRNA水平明显升高，褪黑激素在调节细胞生长中起一定作用双clarkii（Shin等人，2012)．褪黑素可直接促进脑垂体生长激素(GH)的分泌雄鱼mykiss（Falcón等，2003)．长时间的黑暗诱导褪黑激素的分泌Paralichthys olivaceus，会增加“大酒店”mRNA的表达促进了该物种的体重增加(Kim等人，2019)．因此，在一定范围内增加褪黑素可以促进鱼类生长。

动物的生长主要受动物神经内分泌系统的调节，生长轴(GH/IGF-I轴)是该系统的核心(艾森和竹村，2006年)．目前的研究表明，硬骨鱼生长的内分泌调节模式与高等脊椎动物相似，主要由生长激素/胰岛素样生长因子轴(GH/IGF-I轴)调节。研究表明，相对表达水平“大酒店”而且IGF-I在Megalobrama amblycephala随照明时间的增加而增加(田等人，2019)．的相对表达式“大酒店”的幼虫和幼体中Takifugu摘要下GL最高，有利于它们的生长发育(魏等人，2019)．另一项研究发现，表达水平“大酒店”黄尾小丑鱼的mRNA (双clarkii)在GL和BL条件下高于RL条件，诱导生长更快(Shin等人，2012)．研究还发现，大比目鱼幼鱼(Scophthalmus马克西姆斯)对大菱幼鱼的发育有促进作用，且暴露于BL的大菱幼鱼的体重和体重均有所提高IGF-ImRNA水平(吴等人，2020)．的表达水平“大酒店”大脑组织中的基因Takifugu摘要在不同光周期下也有显著差异(魏等人，2020)．然而，关于光谱对幼鱼GH/IGF-I轴相关基因表达的影响的科学研究Takifugu摘要不够全面，机制也不清楚。

细胞凋亡是一种正常的生理过程，用于清除多余、受损、坏死或潜在危险的细胞(Xian等，2013)．细胞凋亡受一系列信号级联调控，并受环境因素的影响(郭等，2017)．研究表明，不同的环境温度会引起不同的表达变化bcl - 2在斑马鱼的肝脏中(鲐鱼类) (季等，2013)．细胞凋亡相关基因的表达中国对虾可能在WL和RL下上调，但在BL和GL下不受影响(Fei等，2020a)．GL还能有效降低橄榄牙鲆的氧化应激和细胞凋亡(Paralichthys olivaceus)，而RL增加氧化应激和细胞凋亡(Kim等人，2016a)．BL环境可减轻冷休克诱导的斑马鱼氧化应激和细胞凋亡(鲐鱼类)，显著抑制半胱天冬酶3，半胱天冬酶8而且半胱天冬酶9活动水平(彭等人，2022年)．因此，该谱对凋亡基因的表达具有调节作用。目前，有关光谱组成对幼鱼细胞凋亡影响的报道较少Takifugu摘要谱在细胞凋亡中的作用机制尚不清楚。因此，有必要研究凋亡相关基因在幼鱼体内表达水平的变化Takifugu摘要如Bcl-2蛋白家族(Bcl-2)、肿瘤抑制因子(p53)和半胱氨酸蛋白酶家族(caspase 3、caspase 8、caspase 10)基因。

Takifugu摘要属于Tetraodontiformers，Tetraodontoidei，Tetraodontidae,Takifugu．它们生活在海底附近，是暖温带，宽盐，食肉底栖洄游鱼类，栖息在珊瑚礁区，沙泥底，河口和近海海岸。它们主要分布在中国海岸、朝鲜半岛和日本东西海岸(Ma等人，2021年)．Takifugu摘要肉质鲜美，营养价值高，是中国北方特别是北方海域重要的经济鱼类之一。中国自古就有“吃河豚死”的说法。这种鱼很受中国人，甚至日本人和韩国人的欢迎。2019年海鲀养殖总产量为17473吨(Zhu等，2022)．目前，中国河豚室内密闭养殖规模越来越大，需要使用人工光源进行生产，但相应的光调节技术相对空白，也急需相关研究。（Ma等人，2014)．研究LED灯对Takifugu摘要也已部分实施。研究表明，不同的光环境会影响许多生理特征Takifugu摘要由于水柱中的光线分布和鱼类栖息地的特点。例如，光谱(白光、蓝光和黄光)和光周期对生长的影响Takifugu摘要进行了研究。结果表明:在80 DPH下，WL和YL处理的生长性能优于BL(光周期为12L:12D)。Wu等人，2022)．和幼鱼消化酶活性Takifugu摘要均高于其他光谱处理组(刘等人，2021年)．还发现光强环境为250-500 mW/m²能保护幼鱼的细胞结构和功能吗Takifugu摘要从氧化应激(Li等人，2022年)．而8L:16D和24L:0D在30 DPH下的光周期环境可能引起应力Takifugu摘要，导致碱性磷酸酶升高(Ma等人，2021年)．其他研究表明光照条件可能会影响GHRH并导致上调“大酒店”幼鸟基因Takifugu摘要（刘等，2019)．

初步研究证明，不同的LED光谱会影响幼鱼体细胞的生长Takifugu摘要（Kim等人，2016b；刘等人，2021年)．结果表明，GL能促进幼鱼的生长发育Takifugu摘要．与RL相比，幼Takifugu摘要在GL条件下饲养的小黄颡鱼成活率较高，饲用性能和生长状况较好。目前光环境对Takifugu摘要主要涉及形态性状、生长与摄食、消化与代谢、抗氧化与免疫以及的表达“大酒店”而且IGF-I基因。但GH/IGF-I生长轴含有多个基因，GL是否通过GH/IGF-I生长轴和细胞凋亡促进鱼类生长尚不明确。因此，不同的LED光谱(GL、BL、YL、RL和WL)对幼鱼GH/IGF-I轴相关基因和凋亡相关基因的影响Takifugu摘要进行了研究，以揭示不同LED光谱对幼鱼生长发育影响的原因Takifugu摘要．

2材料与方法

2.1鱼类育种

少年Takifugu摘要本实验所用的产品来自大连天正实业有限公司。幼鱼运到实验室后，放入直径80 cm、内高60 cm、有效水量250 L的水族箱中进行养殖，驯化一周。驯化期间采用商业浮力饲料进行饲养，每天喂两次，时间分别为上午08:30和下午15:30。一周后，525只身体健康的幼崽Takifugu摘要被选为实验对象。

2.2实验设计

本实验使用的光源为LED灯(型号:GK5A;由中国科学院半导体研究所设计，深圳超频科技有限公司生产)。5个不同颜色的LED灯，分别为GL (λ525~530 nm)、BL (λ450~455 nm)、YL (λ590~595 nm)、RL (λ625~630 nm)和WL (λ400~780 nm)。光源安装在水面正上方1米处。

实验在一个遮阳室中进行，用遮阳布覆盖不同的处理组，以避免处理组之间的光源交叉污染。本实验设置5个光谱处理组，分别为绿光(GL)、蓝光(BL)、黄光(YL)、红光(RL)和白光(WL)处理组。每个治疗组3个重复。繁殖桶是由米白色PE材料制成的圆柱形桶，直径80厘米，内高60厘米。实验开始时，35只驯养Takifugu摘要幼鱼放入养殖桶中，体长(9.01±0.70)cm，体重(18.05±3.17)g，试验期30 d。实验过程中，每个养殖桶用曝气泵连续充气。实验光强设置为(250±20)mW/m²．使用SRI 2000紫外光谱照度计(尚泽股份有限公司)，每天上午8:30在每个桶水面以上1cm处取四个点的光强平均值，并进行校准。通过电子定时器将光周期设置为12L:12D。每天8点30分和下午15点30分喂鱼两次。日饲料重按每个养殖桶中鱼体总质量的2%计算。剩余饵料在喂食后30分钟收集，晾干称重。每2天更换50%的水量。

2.3样本采集

2.3.1生长实验

实验开始前，从每个养殖桶中随机抽取3条幼鱼进行初始幼鱼体长和体重测量。试验期间，每10 d进行一次鱼体长和鱼重测定工作。试验结束时，每个培养桶中随机选取3尾鱼，每个处理共选取9尾鱼(全鱼)，用于试验结束时测定鱼长和鱼重。

2.3.1内脏组织样本的采集

在实验结束时，这些鱼被停止喂食24小时。然后从每个重复治疗组中随机选取3只幼鼠，用麻药(MS-222)麻醉。这些鱼被放在冰盘上解剖，取出它们的肝脏、肠道和脑组织。用预冷的生理盐水快速冲洗组织后，用吸水纸吸干水分，放入冷冻管中。组织先置于液氮中冷冻，再置于- 80°C冰箱中进行相关基因表达测定。

2.4样品的测量和分析

2.4.1生长绩效测量

体长比生长率(SGR_l)和体重比生长率(SGR_W)，根据下表公式计算。

\begin{array}{l} 年代 G R_{l} ＝ One hundred. \times （ 1 n l_{2} - 1 n l_{1} ） / （ T_{2} - T_{1} ） & ； \end{array}

\begin{array}{l} 年代 G R_{w} ＝ One hundred. \times （ 1 n W_{2} - 1 n W_{1} ） / （ T_{2} - T_{1} ） & ； \end{array}

在公式中，l₁而且W₁分别为试验开始时的鱼体长(cm)和鱼重(g);l₂而且W₂试验结束时分别为鱼体长(cm)和鱼重(g);T₁为实验开始时间(d);T₂为实验结束时间(d)。

2.4.2总RNA提取和cDNA反向

动物组织总RNA提取试剂盒(SteadyPure通用RNA提取试剂盒)、反转录试剂盒(Evo M-MLVRT试剂盒，qPCR试剂盒(SYBR Green Premix)箴TaqHS qPCR试剂盒)、GL DNA Marker 2000购自湖南精准生物工程有限公司;6×DNA Loading Buffer购自G-CLONE(北京)生物科技有限公司;GoldView I型核酸染色剂购自北京太阳生物科技有限公司;荧光定量PCR引物由生工生物科技(上海)有限公司合成。

根据湖南精准生物工程有限公司动物组织总RNA提取试剂盒的说明书，从幼鱼组织中提取总RNATakifugu摘要在不同的LED光谱处理下。取3µL进行1.0% (W/V)琼脂糖凝胶电泳检测RNA完整性;取1µL用微分光光度计(上海光谱仪有限公司754)测定浓度。OD₂₆₀/ OD₂₈₀比例1.9~2.1范围内的RNA可发生逆转录反应。根据说明书Evo M-MLVRT Kit(湖南精准生物工程有限公司)，以1 μg总RNA, 20 μL体系，37℃，15 min, 85℃，5 s为条件，反转录合成第一条cDNA。反应结束后，将cDNA aliquote并保存在−20°C。

2.4实时定量PCR

采用LightCycler进行实时定量PCR实验^®96 (BBI, Roche, Germany)仪器和SYBR Green Premix Pro Taq HS qPCR试剂盒(湖南生态生物工程有限公司)。根据GenBank现有的红鳍河豚“大酒店”，GHR1，GHRH，IGF-I，IGF-II，IGFBP，bcl - 2，p53，半胱天冬酶3，半胱天冬酶8，半胱天冬酶10和β-actin基因序列，用primer 5软件设计引物序列，引物如图所示表1．经多次检测，β-actin的表达相对稳定，故选择其作为内参基因。PCR反应条件设置为:95°C预变性3 min, 95°C变性3s, 60°C退火/延伸30 s，共45个循环。实验结束时，对熔点曲线进行了分析。在所有PCR过程中，有3个生物样品并行，每个RNA样品有3个重复。以β-actin为内参，将各样本Ct值归一化，以WL组基因表达水平为基准，RT-PCR计算相关基因表达量(2^——ΔΔCt)相对荧光定量法。

表1

表1实时PCR引物序列。

2.5数据分析

所有统计分析均采用SPSS 22.0 (SPSS Inc.， Chicago, IL, USA)进行。总之，数据以平均值±标准差(SD)表示，采用单因素方差分析(ANOVA)检验处理之间的差异。差异水平P< 0.05为差异有统计学意义。使用Origin 2017 (Hampton, MA, USA)生成图表。

3的结果

3.1幼鱼生长性能Takifugu摘要在不同的LED光谱下

幼鱼生长相关指标Takifugu摘要在五种LED光谱条件下表2．少年Takifugu摘要GL组最长(10.63±0.46)cm。RL组河豚幼鱼体长最短，为(9.32±0.17)cm。YL组和RL组的体长比生长率显著低于GL组和WL组(P< 0.05)。幼鱼的体重Takifugu摘要GL组最大，为(29.36±3.78)g, YL组最小，为(21.28±2.56)g。YL组体重比增长率显著低于除RL组外的其他各组(P< 0.05)， GL组显著高于其他各组(P< 0.05)。

表2

表2幼鱼生长指标Takifugu摘要在不同光谱条件下(刘等人，2021年）n= 9;±SD。

3.2 GH/IGF-I轴相关基因和AANAT2在青少年Takifugu摘要在不同的LED光谱下

大鼠脑组织GH/IGF-I轴相关基因表达水平Takifugu摘要少年在五种LED光谱条件下的表现如图图1，2．从图1一个，可以看出不同的光谱对的相对表达量有显著的影响“大酒店”基因。在RL下，的相对表达式“大酒店”基因显著高于其他组(P< 0.05)。GL、BL、YL、WL组间表达差异无统计学意义(p < 0.05)。图1一个)．为GHRH基因，相对表达GHRHRL组基因含量最高，显著高于其他各组(P<0.05)，但GL组与WL组、BL组与RL组间表达水平无显著差异。的相对表达式GHRHGL和WL组的基因显著高于BL和RL组(P< 0.05) (图1 b)．

图1

图1不同LED光谱对相对表达量的影响“大酒店”(一)而且GHRH(B)幼鸟的基因Takifugu摘要．在同一柱状图中，上标字母相同的值表示无显著差异(P>0.05)，不同小写字母上标表示差异显著(P< 0.05)。

图2

图2不同LED光谱对相对表达量的影响GHR1(一)，IGF-I(B)，IGF-II(C)而且IGFBP(D)幼鸟的基因Takifugu摘要．在同一柱状图中，上标字母相同的值表示无显著差异(P>0.05)，不同小写字母上标表示差异显著(P< 0.05)。

图2一个结果表明，不同的光谱对相对表达量有较大的影响GHR1基因。的相对表达式GHR1基因表达量在GL组最高，显著高于其他处理组(P< 0.05)。的相对表达式GHR1WL组基因含量最低，与YL组差异无统计学意义。但显著低于GL、BL和RL组(P< 0.05)。如图2 b的相对表达式IGF-I幼鸟基因Takifugu摘要在GL组和RL组之间无显著差异，但显著高于其他治疗组(P< 0.05)。的相对表达式IGF-I基因含量在YL组最低，且显著低于其他治疗组(P< 0.05)。如图2 c的相对表达式IGF-IIRL组基因含量显著低于GL组(P<0.05)，显著高于BL组、YL组和WL组(P< 0.05)。相对表达量无显著性差异IGF-IIBL和YL组之间的基因。这可以从图2 d的相对表达式IGFBP基因在不同光处理下顺序为RL >GL >BL >YL >WL。GL组和RL组的表达水平无明显差异。的表达水平IGFBPBL和YL组的基因含量显著高于WL组(P< 0.05)。

褪黑素相关表达水平AANAT2幼鸟大脑中的基因Takifugu摘要在五种LED光谱条件下图3．结果表明，不同光谱对相对表达量有显著影响AANAT2基因。在RL下，的相对表达式AANAT2基因含量最高，显著高于其他组(P< 0.05)。BL组、YL组、WL组表达差异无统计学意义。的相对基因表达AANAT2GL组最低，显著低于其他各组(P< 0.05)。

图3

图3不同LED光谱对相对表达量的影响AANAT2幼鸟的基因Takifugu摘要．在同一柱状图中，上标字母相同的值表示无显著差异(P>0.05)，不同小写字母上标表示差异显著(P< 0.05)。

3.3幼鱼细胞凋亡相关基因的表达Takifugu摘要在不同的LED光谱下

幼鱼肝组织中凋亡相关基因的相对表达量Takifugu摘要在五种LED光谱条件下的测试结果如图所示图4 a e．的相对表达有显著差异bcl - 2幼鱼肝脏中的基因Takifugu摘要在不同的光谱条件下(如图4一)．RL组的相对表达bcl - 2基因含量最低，与GL组差异不显著，显著低于BL和WL组(P< 0.05)。的相对表达式bcl - 2基因表达量以YL组最高，且显著高于其他各组(P< 0.05)。如图4 b的相对表达式p53RL和YL组间基因差异不大，但无显著性差异。的相对表达水平p53幼鸟基因Takifugu摘要以BL组最高。显著高于其他治疗组(P< 0.05)。的相对表达式p53幼鸟基因Takifugu摘要WL组最低，显著低于其他治疗组(P< 0.05)。的相对表达式半胱天冬酶3幼鱼肝脏组织中的基因Takifugu摘要在不同光谱条件下也有显著差异(图4 c)．其中，在BL照射下，相对表达半胱天冬酶3基因含量最高，显著高于其他光照组(P< 0.05)。相对表达量无显著性差异半胱天冬酶3GL、RL和WL组之间存在基因差异。的相对表达式半胱天冬酶3基因表达量在WL组最低，且显著低于其他治疗组(P< 0.05)。图4 d的相对表达式半胱天冬酶8基因的Takifugu摘要BL组明显高于其他治疗组。的相对表达半胱天冬酶8GL、YL和WL三个处理组的基因含量相对较少，无显著性差异。的相对表达式半胱天冬酶8RL组与WL组差异不显著，且显著高于GL和YL组(P< 0.05)。不同LED光谱对相对表达量的影响半胱天冬酶10基因显示在图4 e，依次为YL >RL >BL >GL >WL。各光组间差异显著(P< 0.05)。的相对表达式半胱天冬酶10基因的Takifugu摘要YL组最高，显著高于其他治疗组(P< 0.05)。的相对表达式半胱天冬酶10WL组的基因含量最低，且显著低于其他治疗组(P< 0.05)。

图4

图4不同LED光谱对相对表达量的影响bcl - 2(一)，p53(B)，半胱天冬酶3(C)，半胱天冬酶8(D)而且半胱天冬酶10(E)幼鸟的基因Takifugu摘要。在同一柱状图中，上标字母相同的值表示无显著差异(P>0.05)，不同小写字母上标表示差异显著(P< 0.05)。

4讨论

4.1不同LED光谱对生长的影响，AANAT2和GH/IGF-I轴相关基因Takifugu摘要

光谱对鱼类生长发育的影响因光谱组成和鱼类种类而异。例如，GL被发现对条纹星比目鱼的体细胞生长有刺激作用(等moseri)，而RL有抑制作用(季等，2013）;塞内加尔鳎(Solea senegalensis)幼鱼在BL条件下生长状况较好(Fei等，2020a）;的青少年Dicentrarchus labraxRL组生长最好，BL组生长最差(刘等人，2021年)．我们前期的研究结果表明，不同的LED光谱对幼鱼的生长发育有不同程度的影响Takifugu摘要．体重和SGR_w以GL处理组最高，且显著高于其他处理组，其次为BL、YL和WL，而幼鱼各项生长指标的平均值Takifugu摘要RL组最低。这一结果与的结果基本一致Kim等人(2016b)这一Takifugu摘要GL下生长良好，RL下生长缓慢。研究表明，红光谱诱导的活性氧对鱼类靶器官的细胞组分如肌肉有氧化损伤作用。例如，RL可诱导组织氧化应激双clarkii，进而对组织造成氧化损伤，抑制生长表现(Shin等人，2011)．因此，幼鲸Takifugu摘要在RL环境下生长不好，这也可能与RL下鱼类的应激反应有关。

光对鱼的影响还通过影响褪黑激素的分泌影响一系列的生理活动。褪黑素有许多生理功能，包括清除自由基、提高免疫力、抑制生物分子氧化(Wu和Swaab, 2005)．褪黑素在氧化过程中可转化为多种抗氧化化合物(Reiter等人，1997年)．因此，褪黑素被认为是一种广谱抗氧化剂，在保护细胞膜方面比其他抗氧化剂更有效。此外，褪黑素前体芳基烷基胺n -乙酰转移酶2 (AANAT2)是褪黑素合成的限速酶，其分泌水平与褪黑素水平一致(Shin等人，2011)．本研究认为AANAT2基因表达的增加表明褪黑激素分泌的增加。的相对基因表达AANAT2GL组显著低于其他治疗组(P< 0.05);相对基因表达量无显著差异AANAT2BL组、YL组和WL组比较，均显著低于RL组(P< 0.05);的相对基因表达AANAT2RL组显著高于其他治疗组(P< 0.05) (图3而且表3)．这与的研究结果相似Shin等人(2011)红色LED光谱产生了应力响应双clarkii在美国，褪黑素分泌更多，而且明显更高AANAT2mRNA表达明显高于其他光谱处理组。因此，表达的越高AANAT2在本实验中，RL组的表现可能与RL环境诱导的幼鱼应激反应有关Takifugu摘要，这导致了AANAT2基因，然后促进褪黑激素的合成，以应对氧化应激。需要进一步的研究来确定确切的原因。

表3

表3幼鱼GH/IGF-I轴与细胞凋亡相关基因mRNA水平的研究Takifugu摘要与WL相比，暴露在不同的光谱下。

鱼的生长主要受GH/IGF-I生长轴(李和林，2010)．这个轴上的主要因子包括:GH, GHRH, GHR1, IGF-I, IGF-II, IGFBP。已有研究表明，光环境和褪黑激素会影响神经内分泌轴，松果体中的褪黑激素会作用于下丘脑、垂体和周围组织，直接或间接地调节生长激素释放激素(GHRH)和生长激素(GH)的合成和释放(马克斯和米纳克，1992年)．下丘脑产生神经内分泌因子GHRH，刺激垂体合成和释放GH (Sánchez-Vázquez等，2019)．因此，褪黑素对GHRH和GH具有重要的调节作用。在本研究中，如图所示表3的相对表达式GHRH基因在RL组显著高于其他治疗组(P<0.05)，其次为BL组、YL组和WL组，GL组显著低于其他治疗组(P< 0.05)。垂体的相对表达“大酒店”基因含量在RL组显著高于其他光照组(P<0.05)，表达差异无统计学意义“大酒店”在剩下的四组中。这与的研究结果相似张等(2016)褪黑激素在GL环境中通过增加来增强雏鸡生长激素的分泌发挥关键作用GHRH下丘脑的表达。也有研究表明，脑下垂体在体外养殖虹鳟鱼会释放越来越多的“大酒店”当受到一定生理浓度的褪黑激素刺激时(Falcón等，2003)．鲤鱼(鲤属carpio) GHRH刺激垂体以剂量依赖性的方式合成和释放GH (McRory等人，1995年)．还发现生长激素释放激素(fGHRH-28)Paralichthys olivaceus能诱导表达“大酒店”胚胎细胞系HINAE (Nam et al.， 2011)．因此，各治疗组均可促进GHRH而且“大酒店”在下丘脑和脑垂体中通过促进褪黑激素的释放。

GH在肝表面与GHR1结合后，刺激肝细胞合成并分泌IGFs。因此，GH对igf具有重要的调节作用，其表达水平在一定程度上可以反映动物的生长状况(Reinecke 2010)．IGF与肝脏中的IGFBP结合并到达目标细胞通过，加合物作用于靶细胞表面的IGFR(胰岛素样生长因子受体)，促进靶细胞的增殖和生长，从而促进机体的生长(李等，2017)．研究表明，igfbp不仅具有IGF依赖作用，还可作为IGF的载体或IGF有效性和活性的调节因子。在鲤鱼胚胎和性腺发育过程中(鲤属carpio)， IGFBP可能通过调节IGF在生殖和胚胎生长中的作用而在它们的生长发育中发挥重要作用(Chen等，2009)．在目前的研究中，可以从表3的相对表达式GHR1而且IGF-II基因在GL组显著高于其他治疗组(P<0.05)，相对表达IGF-I而且IGFBP基因在GL和RL组显著高于其他治疗组(P< 0.05)。的相对表达式GHR1，IGF-I而且IGF-IIRL组基因含量显著高于BL、YL和WL组(P< 0.05)。这与的研究结果相似Chen等人(2022)的相对表达式GHR，IGF-I而且IGFBP基因显著高于雄鱼mykiss在模拟自然水下环境中光的颜色变化的光照条件下，剩下的每一组都要比这一组多。研究表明，生长激素通过肝脏GHR、IGF-I和IGFBP的协同作用促进生长，它们在生长激素/IGF-I轴(邹等人，2022)．因此，我们推测GL组可能促进了IGF通过促进肝脏中GH和GHR1的结合，并通过促进肝脏中IGF和IGFBP的结合，促进细胞有丝分裂和分化，从而促进幼鱼生长Takifug摘要．

有趣的是，正常环境条件下鱼类的生长状况通常与GH/IGF-I轴相关基因的表达水平呈正相关在活的有机体内GH/IGF-I轴相关基因可通过刺激细胞分化直接影响鱼的生长。的表达式已经被证明GHR1信使rna,GHR2信使rna和IGF小丑鱼幼鱼肝脏中的mRNA (双ocellaris)在不同光周期的照射下，其平均体长和体重增幅(李等，2017)．但是，在一定的应激条件下，鱼的生长状况也可能与血浆GH水平或呈负相关“大酒店”基因表达水平。例如，莫桑比克罗非鱼的体重和特定生长率(Oreochromis mossambicus)在禁食4周后均显著降低，但血浆GH水平和垂体“大酒店”mRNA显著增加(Fox等人，2006年）;尼罗罗非鱼接触单一效磷农药(Oreochromis niloticus) 3周后显著抑制其生长。但其GH水平明显升高，这可能与肝脏IGF-I的负反馈调节机制有关(Cheng等，2002)．在本研究中，相对表达式GHRH而且“大酒店”基因在GL组处于低水平，而IGF-I而且IGF-II基因水平很高。同时，先前的研究表明过度表达IGF-I基因可以抑制“大酒店”罗非鱼的基因表达(Cheng等，2002)．也有证据表明“大酒店”基因可以促进的表达IGF-I而且IGF-IIGH、GHRH和IGF-I之间存在负反馈调控机制(Chen等，2016)．因此，我们假设低表达GHRH而且“大酒店”的过表达激活了GH/IGF-I轴的负反馈调控机制IGF-I肝脏中的基因。RL组各生长基因的相对表达量较高，但与幼鱼生长性能的变化趋势不一致Takifugu摘要在RL组。我们推测，这可能是由于少年Takifugu摘要RL下的小鼠处于应激状态，生长轴相关基因的高表达不足以抵消应激反应的负面影响，进而影响其正常生长。以上只是猜测，真正的原因还需要更多的研究来证实。

4.2不同LED光谱对幼鱼凋亡相关基因的影响Takifugu摘要

脊椎动物细胞凋亡是由多种基因控制的程序性细胞死亡。它是维持身体内稳态、免疫防御和生长发育所必需的。Bcl-2蛋白家族是细胞凋亡的重要调节因子。的bcl - 2基因是一种抑制细胞凋亡的基因，位于内质网。其表达直接或间接影响Ca的释放^２＋抑制细胞凋亡，从而保护细胞不发生凋亡(Borghetti等，2015)．在本研究中，相对表达bcl - 2基因在BL、YL和WL组中显著高于GL和RL组，且相对基因表达量bcl - 2RL组最低(图4而且表3)．研究表明，不同的环境温度会引起不同的转录变化bcl - 2在斑马鱼的肝脏中(鲐鱼类) (季等，2013）;的表达水平bcl - 2在肝胰脏方面对虾全光谱+ UVB (310 nm)组显著低于其他光谱处理组，且凋亡抑制水平较弱，导致该光谱处理组对虾生长性能较差(Fei等，2020b)．因此，RL组的细胞凋亡抑制水平最弱，导致该组幼鱼的细胞凋亡水平最高，进而抑制了其生长发育。

P53是一种肿瘤抑制因子，其产物对多种下游基因具有调节作用(袁等，2017)．它作为转录因子调节复杂的DNA损伤系统。DNA的损伤会引起表达的增加p53，其产物会激活细胞周期蛋白依赖性激酶活性的下游抑制作用，从而抑制细胞周期的进展(黄等人，2020)．在本研究中，可以从表3当幼鸟Takifugu摘要暴露于BL, YL和RL，p53肝脏中的基因上调。的表达水平p53GL组显著低于BL组、YL组和RL组(P< 0.05)。研究表明，文字水平p53在肝胰脏方面对虾暗组的存活率高于其他处理组，且暗组对虾生长性能较差(Fei等，2020b）;当中国对虾暴露于WL和RL的p53肝胰脏中基因转录上调，而肝胰脏中基因表达水平上调p53GL组较其他各组低。GL组虾生长良好(Fei等，2020b)．因此，表达式p53是否受光谱组成的影响，并可能引发幼鱼肝细胞凋亡Takifugu摘要，导致幼鱼肝脏组织功能受损，应对应激反应的能力下降，进而抑制幼鱼的生长和发育。

半胱天冬酶是一种参与细胞凋亡的半胱氨酸蛋白酶。其家族成员直接或间接引起细胞凋亡的结构特征的出现，是细胞凋亡途径的核心。它通过启动外源性凋亡途径和间接启动内源性凋亡途径在细胞凋亡的整个过程中起关键作用(坂田等人，2007)．外源性凋亡途径受细胞外信号调控，细胞外信号可招募caspase 8和caspase 10相关蛋白。其中，caspase 3是一种凋亡蛋白酶，经常被激活，催化许多细胞关键蛋白的特异性裂解。caspase 8和caspase 10的激活可直接或间接激活caspase 3。结果表明，在低温胁迫下，黄鳝的肝脏Epinephelus coioides激活其凋亡通路，诱导caspase家族、Bcl-2、bax等凋亡基因的表达发生变化，进而抑制细胞的生长发育Epinephelus coioides（孙等人，2019）;的表达半胱天冬酶3而且半胱天冬酶8在肝胰脏中国对虾全谱组和RL组较高，BL组和GL组较低中国对虾全谱组和RL组(Fei等，2020a)．因此，BL、YL和RL组可能会放幼鱼Takifugu摘要在不利环境下，诱导caspase家族相关基因表达上调，加剧凋亡，从而抑制其生长。相比之下，青少年Takifugu摘要GL组在良好的环境中下调caspase家族相关基因的表达，减轻了细胞凋亡，从而促进了幼鱼的生长发育。

因此，不利的光环境条件可能会增加凋亡基因的表达，加剧凋亡，引起肝组织损伤，从而抑制幼鱼的生长Takifugu摘要．GL环境下5个凋亡基因的相对表达量较低，说明良好的光环境可以减少凋亡基因的表达，延缓凋亡过程，有利于幼鱼的生长Takifugu摘要．

5的结论

综上所述，在光周期为12L:12D，照度为(250±20)mW/m的环境下²， 5种不同的LED光谱对幼体生长及GH/IGF-I生长轴和凋亡相关基因的表达均有一定程度的影响Takifugu摘要．幼鱼生长性能较好Takifugu摘要与GH/IGF-I生长轴和凋亡基因有关。GL显著促进Takifugu摘要，这可能是由于GL促进了生长因子如GHR1，IGF-I,IGF-II而YL、BL和WL组则相反。RL组显著抑制了幼鱼的生长Takifugu摘要，这可能是由于青少年的事实Takifugu摘要在RL环境下，生长轴相关基因的高表达不足以抵消应激反应的负面影响，导致生长性能受到抑制。这需要进一步的研究来证实。

数据可用性声明

研究报告中所载的原始稿载于文章/补充材料中。进一步的查询可直接向通讯作者询问。

道德声明

本研究已获中国水产科学研究院动物养护与利用专业委员会审核通过。

作者的贡献

SL负责样本收集、数据整理和草稿撰写。YF进行组织学分析。YL负责撰写和编辑。XL进行了分子工作。FS进行统计分析。YW执行数据可视化。ZM和HM为研究的概念和设计做出了贡献。所有作者都对文章做出了贡献，并批准了提交的版本。

资金

本研究得到国家自然科学基金重点项目(No. 42030408)、辽宁省科技计划项目(No. 2021jh22 /10200011、2019jh22 /10200007)、大连海洋大学环境控制水产养殖教育部重点实验室开放项目(No. 202202)、大连市科技创新基金项目(2021JJ13SN72)和辽宁省海洋与渔业厅科研项目(201728)。

致谢

感谢宋昌斌工程师在我们实验中对光源设计的帮助。

利益冲突

作者声明，该研究是在不存在任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或金融关系的情况下进行的。

出版商的注意

本文中表达的所有主张仅代表作者的观点，并不代表其附属组织的观点，也不代表出版商、编辑和审稿人的观点。任何可能在本文中进行评估的产品，或可能由其制造商做出的声明，都不得到出版商的保证或认可。

参考文献

吴志军，吴志军，张志军。(2006)。mrna的每日表达模式“大酒店”，光杆载荷，SL，IGF-i而且IGF-II在幼兔鱼中，Siganus guttatus在24小时的明暗循环中。内分泌素。149年,261 - 268。doi: 10.1016 / j.ygcen.2006.06.006